1. Fotogrammetrie - úvod

1. 1. Fotogrammetrie - úvod Proč?? Co ?? Jak?? snímek  mapa Fotogrammetrie a DPZ 1

2. 1.1 Fotogrammetrie - vědní obor Fotogrammetrie  vědní obor geodézie a kartografie, který se zabývá zpracováním informací získaných o objektech měření z obrazových záznamů, nejčastěji z fotografických snímků. Informace  bezdotykovým měřením ve velmi krátké době (pořízení obraz. záznamu). Vztah fotogrammetrie a DPZ Fotogramm. geometrická přesnost kvantita DPZ radiometrická přesnost kvalita Fotogrammetrie a DPZ 2

3. Fotogrammetrie - vědní obor Fotogrammetrie a DPZ - prolínání digitální data, digitální zpracovatelské systémy • Geoinformatika (GIS) • základní zdroje primárních informací o území: • geodetické metody přesnost v řádu mm - cm • fotogrammetrie přesnost v řádu cm - dm • DPZ přesnost v řádu m - km Fotogrammetrie a DPZ 3

4. 1861 - průseková fotogrammetrie uplatnění fotogrammetrie při mapování (Francie) 1.2 Historie fotogrammetrie Teoretické počátky - Leonardo da Vinci (1452-1519) dírková komora - J. A. Niepce a J. L. Daguerre (1839) vynález fotografie - J. M. Petzval (1841) konstrukce moderního objektivu Fotogrammetrie a DPZ 4

5. Základní etapy vývoje - prostředky Historie fotogrammetrie • Základní etapy vývoje - metody • cca 1860cca 1900 • průsekovástereofotogrammetrie • Základní etapy vývoje - aplikace • pozemní  letecká Fotogrammetrie a DPZ 5

6. Historie fotogrammetrie Fotogrammetrie u nás 1867 K. Kořistka - průseková fotogrammetrie (Praha) 1921 stereofotogrammetrické měření Trutnova od 50 let topografické mapování v měřítku 1:25 000 80 léta stagnace FM (mapování velkých měřítek??) 90 léta otevření oboru, nástup komerčních firem Fotogrammetrie a DPZ 6

7. Historie fotogrammetrie Z historie fotogrammetrie …… Fotogrammetrie a DPZ 7

8. 1.3 Dělení fotogrammetrie Základní kriteria dělení fotogrammetrie a) podle polohy stanoviska ODKUD ?? b) podle počtu a konfigurace snímků KOLIK ?? c) podle technologického postupu zpracování JAK ?? Fotogrammetrie a DPZ 8

9. Dělení fotogrammetrie a) podle polohy stanoviska • Pozemní fotogrammetrie(terestrická, blízká) • nepohyblivé stanovisko, umístěné na Zemi • možno přesně určit polohu stanoviska a prostorovou orientaci snímku + jednodušší zpracování - zakryté oblasti proměnná přesnost (prostorové členění oblasti) Fotogrammetrie a DPZ 9

10. Dělení fotogrammetrie a) podle polohy stanoviska • Letecká fotogrammetrie • stanovisko je umístěné v letadle nebo jiném pohybujícím se nosiči + velká plocha zobrazená na snímku, konzistentní přesnost (výška letu  konstantní) - neznáme přesně prostorovou polohu snímků v okamžiku expozice  složitější zpracování Fotogrammetrie a DPZ 10

11. Dělení fotogrammetrie b) podle počtu a konfigurace snímků • Jednosnímková fotogrammetrie • zpracování samostatných snímků • měříme 2D souřadnice  určíme 2D souřadnice • předmět měření je rovinný nebo rovině blízký Fotogrammetrie a DPZ 11

12. Dělení fotogrammetrie b) podle počtu a konfigurace snímků • Vícesnímková fotogrammetrie • zpracování dvou a více překrývajících se snímků • měříme 2D souřadnice  určíme 3D souřadnice • předmět měření je zobrazen na všech snímcích Rozeznáváme - Stereofotogrammetrii - Průsekovou fotogrammetrii Fotogrammetrie a DPZ 12

13. Dělení fotogrammetrie • Stereofotogrammetrie • práce se dvěma snímky (stereodvojice, stereopár) • osy záběru snímků jsou přibližně rovnoběžné • využití umělého stereovjemu • přesná metoda hojně využívaná • Průseková fotogrammetrie • práce se dvěma a více snímky • osy záběru snímků jsou konvergentní • metoda dnes opět častěji využívaná Fotogrammetrie a DPZ 13

14. Dělení fotogrammetrie c) podle technologického postupu zpracování • Metody analogové • mechanická či optická rekonstrukce stavu při snímkování • přesné jednoúčelové analogové stroje • dnes zastaralé - použití dobíhá Fotogrammetrie a DPZ 14

15. Dělení fotogrammetrie c) podle technologického postupu zpracování • Metody analytické • měření snímkových souřadnic  přesné komparátory • zpracování - exaktní matem. vztahy  počítač • analytické vyhodnocovací stroje - spojení obou předchozích kroků - práce s originálními snímky - práce s prostorovým modelem Fotogrammetrie a DPZ 15

16. Dělení fotogrammetrie c) podle technologického postupu zpracování • Metody digitální • práce s digitálním obrazem • snímkové souřadnice se měří na obrazovce • stereometoda vyžaduje speciální hardwarové doplňky (např. speciální brýle) • digitální fotogrammetrické stanice (DPW) Fotogrammetrie a DPZ 16

17. 1.4 Oblasti využití fotogrammetrie Státní mapová díla(resort ČÚZK)- topografické mapy(1:10 000) Vojenské topografické mapy(Armáda ČR) Informační systémy - GIS (státní správa, správci sítí)- informační vrstvy GIS .. Stavebnictví(projekční a stavební firmy ..) - podklady, dokumentace, určení deformací .. Životní prostředí(správy NP a CHKO, ÚHUL ..)- lesnické mapy, pasporty zeleně - monitoring - kalamity, skládky, znečištění .. Fotogrammetrie a DPZ 17

18. Oblasti využití fotogrammetrie Památková péče(památkáři, architekti ..) - dokumentace, podklady Ostatní oblasti - územní plánování - 3D modely zástavby, DMT - vodní hospodářství - povodně - inventarizace - doly, lomy, skládky - strojírenství - kontrola přesnosti, testování - medicína …... Fotogrammetrie a DPZ 18

19. Oblasti využití fotogrammetrie ??? proč fotogrammetrii ??? výhody: - minimalizace práce v terénu - celková úspora času(např. u topogr. mapování až 1/2) - úspora nákladů(např. u topogr. mapování až 1/3) - dokumentační hodnota snímků (časová řada) - vyšší vypovídací schopnost snímků ve srovnání s mapou (viz fotoplán, digitální ortofoto) Fotogrammetrie a DPZ 19

20. 1.5 Vstupní a výstupní data Vstup  fotografický snímek středový průmět zobrazeného předmětu Výstup  mapa, plán pravoúhlý průmět zobrazeného předmětu Proces zpracování snímků převod středového na pravoúhlý průmět Fotogrammetrie a DPZ 20

21. Vstupní a výstupní data Příklad – terén  snímek  mapa Fotogrammetrie a DPZ 21

22. Vstupní a výstupní data Vstupní data snímek - základní nositel informací doplňková data - geodetické souřadnice, prvky vnitřní a vnější orientace .. Zpracování snímku (-ů) měření snímkových souřadnic matematické výpočty Fotogrammetrie a DPZ 22

23. Vstupní a výstupní data V ý s t u p n í d a t a Fotogrammetrie a DPZ 23

24. Vstupní a výstupní data Analogová forma (převážně 2D) - grafické výstupy, tisky Rastrová data(2D) - fotoplán, fotomapa, digitální ortofoto Vektorová data - souřadnice bodů (např. DMT) - 2D výkresy (polohopis, vodní toky, zeleň ..) - 3D modely (objektů, měst, terénu ..) Fotogrammetrie a DPZ 24

25. Vstupní a výstupní data Příklady - rastr, vektor (2D, 3D) Fotogrammetrie a DPZ 25

26. 1.6 Základní pojmy • Snímek • základ veškerého zpracování ve FM, • ideální snímek = středový průmět objektu. • Snímkové souřadnice • rovinné souřadnice měřené na snímku (viz vstup) • Středové (centrální) promítání • promítání na průmětnu z bodu ležícího mimo ni, • střed promítání, • perspektiva bodu – obraz bodu ve středovém promít. Fotogrammetrie a DPZ 26

27. Základní pojmy • Prvky vnitřní orientace • definují prostorovou polohu středupromítání vzhledem ke snímku. Vztahují se k fotograf. komoře. • Prvky vnější orientace definují prostorovou polohu snímku v rámci systému geodetických souřadnic. • Fotogrammetrické zpracování proces od přípravných prací přes pořízení a zpracování snímků, až po tvorbu a kontrolu výstupů. Fotogrammetrie a DPZ 27

28. Základní pojmy pozemní FM  letecká FM  Fotogrammetrie a DPZ 28

29. 2. Základy Fotogrammetrie - základy ?? co je potřeba znát ?? • obraz - optické základy JAK • obraz - klasický a digitální JAKÝ • fotografické komory, snímky ČÍM • matematika x = 2n + .. Fotogrammetrie a DPZ 29

30. 2.1 Obraz - optické základy • Fotografický obraz • vznik ?  zobrazení optickým členem fot. komory  Fotografická komora = fotoaparát, fotografická kamera  videokamera  Optický člen = objektiv Objektiv - ideální v. reálný I  idealizovaná tenká čočka R  množství jednotlivých čoček(spojky, rozptylky)  optické vady zobrazení Fotogrammetrie a DPZ 30

31. 2.1.1 Základní pojmy Ideální objektiv  ideální zobrazení Fotogrammetrie a DPZ 31

32. Základní pojmy střed promítání O hlavní snímkový bod H´ konstanta komory f (vzdálenost OH´) prostor předmětový, obrazový obrazová rovina Ideální zobrazení - vztahy  = ´ r´= f . tg  měřítko zobrazení 1 : ms= r´/ r Fotogrammetrie a DPZ 32

33. 2.1.2 Objektiv - zobrazení a zkreslení Reálný objektiv - zobrazení Fotogrammetrie a DPZ 33

34. Zobrazení objektivem – vztah r´= f . tg  +  r´ kde ……  r´ - vliv distorze Objektiv - zobrazení a zkreslení osa záběru- paprsek  prochází středem vstupní pupily a je kolmý na obrazovou rovinu clona - redukuje množství paprsků vytvářejících obraz O vstupní pupila- obraz clony v prostoru předmětovém O´ výstupní pupila-obraz clony v prostoru obrazovém f konstanta komory- vzdálenost O´H´ Fotogrammetrie a DPZ 34

35. Objektiv - zobrazení a zkreslení Používám reálný objektiv ?? co způsobí ?? - porušení ideálního středového promítání - kvalita obj.  přesnost určení snímkových souř. Ideální zobrazení v. zobrazení objektivem ?? Jak se liší ??  vzniknou odchylky !! Odchylky jsou způsobeny:  optickými vadami (aberace) - viz fyzika sférická vada, koma, astigmatismus … geometrickými vadami (distorze) Fotogrammetrie a DPZ 35

36. např. radiální distorze Objektiv - zobrazení a zkreslení Distorze (zkreslení) objektivu - souhrn geometrických nepřesností při výrobě - vliv na přesnost měření (snímkové souř.) - pro přesné práce je nutné jí znát buď dodá výrobce, nebo určím - metody kalibrace Různé typy distorzí - dělení ?? Velikost ?? cca 5-10 m Fotogrammetrie a DPZ 36

37. Shrnutí ,,Úvod do fotogrammetrie“ - bezdotyková metoda měření - 150-letá historie - základní dělení - pozemní, letecká; metody - variabilita výstupů + široké pole uplatnění - optické základy - ideální zobrazení - zobrazení objektivem Fotogrammetrie a DPZ závěr

38. Příští přednáška • ,,Snímek – základní zdroj informací“ • fotografické komory • fotografický obraz • fotografický snímek Fotogrammetrie a DPZ závěr

39. Cvičení FD 11 Úlohy - zadání + návody  Inet; teorie  přednášky - Jednosnímková FM - digitální překreslení snímku - Stereofotogrammetrie - orientace stereodvojice Organizace výuky - práce ve dvoučlenných skupinách - dvě bloková cvičení (blok = 3 vyučovací hodiny) - 2 podskupiny s vlastním programem  max. 10 lidí - laboratoře fotogrammetrie  místnosti B 010 - 012 - zápočet - viz Inet hodnocení (body) Fotogrammetrie a DPZ závěr

40. Inženýrství životního prostředí Fotogrammetrie přednášející Jindřich Hodač Ph.D. Fotogrammetrie a DPZ

41. Úvod • kontakt • B 805 hodac@fsv.cvut.cz • organizace výuky - cvičení • B 010 - 012 Ing. Pazdera, Ing. Záleská • studijní materiály - internet, skripta • lfgm.fsv.cvut.cz FM 10, FM 20, FM 10+20 • zakončení předmětu - zápočet, zkouška • zápočet ze cvičení; test FM; body Fotogrammetrie a DPZ úvod

42. Cíle a obsah předmětu Základní cíle předmětu ?? seznámit Vás se základy fotogrammetrie se zaměřením na výstupy a jejich tvorbu. Výstupy se kterými by jste se mohli ve své praxi setkat. Podat přehled o soudobých metodách a možnostech fotogrammetrie. Obsah předmětu 1. Fotogrammetrie úvod - dělení, využití, produkty .. 2. Základy- optické, fotografické, matematické .. 3. Fotogrammetrické metody - metody, technologie .. Fotogrammetrie a DPZ úvod

43. Návaznost Dálkový průzkum Země Informační systémy Geodézie Matematická statistika Matematika Fyzika Fotogrammetrie a DPZ úvod

44. Program přednášky ,,Úvod do fotogrammetrie“ • Fotogrammetrie - vědní obor • Dělení fotogrammetrie • Základní pojmy, druhy dat • Teoretické základy fotogrammetrie • začátek Fotogrammetrie a DPZ úvod